CN117376754A - 多领麦会议系统协同降噪方法 - Google Patents
多领麦会议系统协同降噪方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117376754A CN117376754A CN202311472651.6A CN202311472651A CN117376754A CN 117376754 A CN117376754 A CN 117376754A CN 202311472651 A CN202311472651 A CN 202311472651A CN 117376754 A CN117376754 A CN 117376754A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- signal
- noise reduction
- audio
- noise
- collaborative
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 claims abstract description 46
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 15
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000011426 transformation method Methods 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 3
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 3
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
- H04R1/08—Mouthpieces; Microphones; Attachments therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R2410/00—Microphones
- H04R2410/01—Noise reduction using microphones having different directional characteristics
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R2430/00—Signal processing covered by H04R, not provided for in its groups
- H04R2430/03—Synergistic effects of band splitting and sub-band processing
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
Abstract
本发明公开了多领麦会议系统协同降噪方法，属于音频处理系统领域。该方法包括：采集音频信号；对音频信号进行协同降噪处理；其中，协同降噪包括：信号对齐；噪声估计；目标信号估计；信号混合和抑制，对目标信号，利用自适应滤波的最小均方误差算法进行加权和混合操作。本发明降噪效果优异，通过多领麦协同降噪的方法，能够有效抑制背景噪声和干扰声源，提供清晰且准确的会议音频。
Description
技术领域
本发明涉及音频处理系统领域，特别涉及多领麦会议系统协同降噪方法。
背景技术
在大型会议场景中，由于不同麦克风之间的相互干扰和环境噪声的存在，会议音频质量可能会受到严重影响。现有技术一般多采用降噪处理算法，对音频数据进行优化处理。
在大多数的会议降噪算法中，都是采用声源定位，该方法由诸多局限性，如采用矩阵麦克风采集音频信号，只适用于小型会议场景，对于大型会议场景，无法获取到每个发言者声音；对于发言者的位置要求严苛，若发言者处于移动状态，拾音效果会大打折扣；无法同时获取多个发言者的声音等。
发明内容
本发明提供多领麦会议系统协同降噪方法，利用多领麦协同降噪的方法，提供清晰且准确的会议音频。
多领麦会议系统协同降噪方法，包括：
采集音频信号；
对所述音频信号进行协同降噪处理；其中，
所述协同降噪包括：
信号对齐，通过延迟估计算法对音频信号进行时间对齐，使音频信号在时间上保持一致；
噪声估计，将对齐后的若干音频信号使用小波变换法估算出噪声模型，并通过对若干音频信号的自相关和/或互相关计算出噪声的频谱；
目标信号估计，基于谱减法对若干音频信号进行分析和处理，得到目标信号：
Y(jω)＝X(jω)-T(jω)………(2)
其中，Y(jω)为目标信号的频谱，X(jω)为音频信号的频谱，T(jω)为噪声信号频谱；
信号混合和抑制，对所述目标信号，利用自适应滤波的最小均方误差算法进行加权和混合操作。
更优地，所述自适应滤波的最小均方误差算法包括：
S1，获取包含噪声的输入信号x(n)和期望信号d(n)；
S2，预设最大迭代次数N，N为大于0的自然数；
S3，设置初始滤波器系数ω(0)；
S4，计算滤波器的输出信号：
计算滤波器的误差信号：
更新滤波器的系数向量：
ω(n)＝ω(n-1)+μ·e(n)·x(n)………(5)
其中，μ为步长参数，n和i为自然数，μ的取值范围如下：
重复S4，直至满足最大迭代次数或误差收敛。
本发明提供多领麦会议系统协同降噪方法，能够至少实现如下效果：
降噪效果优异，通过多领麦协同降噪的方法，能够有效抑制背景噪声和干扰声源，提供清晰且准确的会议音频。
附图说明
图1为本发明提供的多领麦会议系统协同降噪方法的流程图；
图2为本发明另一实施例的流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
如图1和图2所示，多领麦会议系统协同降噪方法，包括：
采集音频信号：会议参与者佩戴领麦，每个领麦都配备一个麦克风，用于捕捉发音人的声音。领麦应具备良好的音频采集性能，以确保高质量的音频输入。领夹麦通过无线方式连接到一个客户端，无线连接方式可以为蓝牙连接或无线局域网(WLAN)等技术。客户端包括降噪模块，客户端是一个中央控制单元，用于接收和处理来自各个领麦的音频信号并进行处理。客户端应具备较高的处理性能和存储容量，以确保对多个发音人的同时处理和存储。
采集到音频信号后，进行协同降噪处理，通过降噪模块来实现。具体包括：
信号对齐，通过延迟估计算法对音频信号进行时间对齐，使音频信号在时间上保持一致。由于多个麦克风位置不同，信号在录制时可能存在时间上的偏移。因此，在进行协同降噪时，需要使用延迟估计算法对麦克风信号进行时间对齐，使它们在时间上保持一致。
噪声估计，将对齐后的若干音频信号使用小波变换法估算出噪声模型，并通过对若干音频信号的自相关和/或互相关计算出噪声的频谱。通过对多个麦克风信号进行分析，使用小波变换法估算出噪声模型，并通过对多个麦克风信号的自相关、互相关方法计算出噪声的统计特性。
目标信号估计，在协同降噪中，需要估计目标信号的特征。基于频谱减法的目标信号估计，可以通过对多通道信号进行分析和处理得到。
基于谱减法对若干音频信号进行分析和处理，得到目标信号：
Y(jω)＝X(jω)-T(jω)………(2)
其中，Y(jω)为目标信号的频谱，X(jω)为音频信号的频谱，T(jω)为噪声信号频谱。
信号混合和抑制，对目标信号，利用自适应滤波的最小均方误差算法进行加权和混合操作。对每个麦克风的目标信号进行加权和混合操作(当为麦克风组合时)，这将抑制噪声并增强目标信号。信号混合和抑制使用到的算法为于自适应滤波的最小均方误差(LMS)算法。
具体的，自适应滤波的最小均方误差算法包括：
S1，获取包含噪声的输入信号x(n)和期望信号d(n)；
S2，预设最大迭代次数N，N为大于0的自然数；
S3，设置初始滤波器系数ω(0)；
S4，计算滤波器的输出信号：
计算滤波器的误差信号：
更新滤波器的系数向量：
ω(n)＝ω(n-1)+μ·e(n)·x(n)………(5)
其中，μ为步长参数，n和i为自然数，μ是步长参数，控制滤波器系数的调整速度。较小的步长可以提高收敛性，但可能导致较慢的调整速度；较大的步长可能导致不稳定或发散。因此，μ的取值范围如下：
重复S4，直至满足最大迭代次数或误差收敛。
在其他实施例中，客户端还包括降噪模块、选择模块和混合模块。
降噪模块，用于对最佳领麦或领麦组合采集到的音频信号进行协同降噪处理；通过合理的信号融合和优化算法，提高降噪效果，避免不同麦克风之间的互相干扰，并最大程度地保留感兴趣的声源信号。
选择模块，用于对提取采集到的音频信号进行信号预处理并提取特征值，并根据特征值计算各领麦的加权值，以确定最佳领麦或领麦组合。选择模块根据音频信号的特征值，动态选择合适的麦克风进行放大和采集。通过算法和实时信号处理，可以实现自动选择最佳麦克风和多个麦克风的最佳组合。
混合模块，用于对协同降噪后的音频信号进行混合，生成整体的会议音频输出。混合模块对来自不同麦克风的音频信号进行混合，生成整体的会议音频输出。混合过程应考虑到不同发音人的音量平衡和音频质量的保持。
进一步的，信号预处理至少包括去底噪、降低回声和均衡化，以减少噪声和提高信号的平衡性。
具体的，音频信号的特征值包括时域特征和频域特征。这些特征可以反映声音信号的能量分布、频谱特性等信息。
使用提取的特征值计算各个麦克风的加权值，可以确定最佳麦克风或麦克风组合，以平衡各个麦克风的贡献。
根据特征值计算各领麦的加权值：
①基于时移的选择：声音的时移特性表现的麦克风与声源实际距离，在频谱中通过相位差反映，尽可能的选择相位差最小的麦克风最为主麦克风。
②基于能量或功率的选择：根据各个麦克风的能量或功率特征，选择具有较高能量或功率的麦克风作为主导麦克风。
③基于信噪比的选择：通过比较各个麦克风信号的信噪比(SNR)，选择具有较高SNR的麦克风作为主导麦克风。
具体计算公式如下：
Y为该麦克风加权值，W为能量/功率均值，S为信噪比，α为相位差，A、B、C分别为能量权重、相位权重和信噪比权重；
其中，当存在多个音频信号时，将多个音频信号进行分离，并分别进行上述步骤。
具体的，对协同降噪后的音频信号进行混合，具体指将多个音频信号合并为一个单一的混合音频信号的过程，包括：
音量平衡，调整协同降噪后的音频信号的音量，使其在混合音频中达到平衡。通过调整不同发音人的音量，使其在混合音频中达到平衡，可以通过对每个音频信号进行音量增益或降低来实现。
交叠混合，将相邻的音频剪辑的重叠部分进行混合，逐步过渡到下一个剪辑，得到混合音频。在音频剪辑之间应用交叠混合技术，以平滑过渡。这可以通过将相邻音频剪辑的重叠部分进行混合，逐渐过渡到下一个剪辑来实现。
均衡和调音，对混合音频进行均衡和调音，以确保各个音频信号在频谱上的平衡和协调。对混合音频进行均衡和调音，以确保各个音频信号在频谱上的平衡和协调。
音频编码，将混合后的音频编码成无损的WAV格式并输出。混合后的音频为PCM格式，PCM格式的音频不能作为最终的输出音频，需要编码成无损的WAV格式，WAV音频可直接输出到扬声器、录音设备或其他音频处理系统中，也可以根据用户需求，将PCM音频同步编码成MP3等格式存储或导出。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (2)
1.多领麦会议系统协同降噪方法，其特征在于，包括：
采集音频信号；
对所述音频信号进行协同降噪处理；其中，
所述协同降噪包括：
信号对齐，通过延迟估计算法对音频信号进行时间对齐，使音频信号在时间上保持一致；
噪声估计，将对齐后的若干音频信号使用小波变换法估算出噪声模型，并通过对若干音频信号的自相关和/或互相关计算出噪声的频谱；
目标信号估计，基于谱减法对若干音频信号进行分析和处理，得到目标信号：
Y(jω)＝X(jω)-T(jω)………(2)
其中，Y(jω)为目标信号的频谱，X(jω)为音频信号的频谱，T(jω)为噪声信号频谱；
信号混合和抑制，对所述目标信号，利用自适应滤波的最小均方误差算法进行加权和混合操作。
2.如权利要求1所述的多领麦会议系统协同降噪方法，其特征在于，所述自适应滤波的最小均方误差算法包括：
S1，获取包含噪声的输入信号x(n)和期望信号d(n)；
S2，预设最大迭代次数N，N为大于0的自然数；
S3，设置初始滤波器系数ω(0)；
S4，计算滤波器的输出信号：
计算滤波器的误差信号：
更新滤波器的系数向量：
ω(n)＝ω(n-1)+μ·e(n)·x(n)...........(5)
其中，μ为步长参数，n和i为自然数，μ的取值范围如下：
重复S4，直至满足最大迭代次数或误差收敛。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311472651.6A CN117376754A (zh) | 2023-11-07 | 2023-11-07 | 多领麦会议系统协同降噪方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311472651.6A CN117376754A (zh) | 2023-11-07 | 2023-11-07 | 多领麦会议系统协同降噪方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117376754A true CN117376754A (zh) | 2024-01-09 |
Family
ID=89389141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311472651.6A Pending CN117376754A (zh) | 2023-11-07 | 2023-11-07 | 多领麦会议系统协同降噪方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117376754A (zh) |
-
2023
- 2023-11-07 CN CN202311472651.6A patent/CN117376754A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10327088B2 (en) | Spatial audio processor and a method for providing spatial parameters based on an acoustic input signal | |
| CN111161751A (zh) | 复杂场景下的分布式麦克风拾音系统及方法 | |
| US8160282B2 (en) | Sound system equalization | |
| CN105165026B (zh) | 使用多个瞬时到达方向估计的知情空间滤波的滤波器及方法 | |
| KR101984115B1 (ko) | 오디오 신호 처리를 위한 다채널 다이렉트-앰비언트 분해를 위한 장치 및 방법 | |
| JP3654470B2 (ja) | サブバンド多チャネル音声通信会議用反響消去方法 | |
| CN102204281B (zh) | 用于产生定向输出信号的系统和方法 | |
| US20160066087A1 (en) | Joint noise suppression and acoustic echo cancellation | |
| CN106716526A (zh) | 用于增强声源的方法和装置 | |
| CN103907152B (zh) | 用于音频信号噪声抑制的方法和系统 | |
| KR20040044982A (ko) | 선택적인 사운드 증강 | |
| JP2003102085A (ja) | 複数チャンネルエコーキャンセル方法、複数チャンネル音声伝送方法、ステレオエコーキャンセラ、ステレオ音声伝送装置および伝達関数演算装置 | |
| JP2001309483A (ja) | 収音方法および収音装置 | |
| CN108886650A (zh) | 用于音频再现的子带空间和串扰消除 | |
| CN108986832A (zh) | 基于语音出现概率和一致性的双耳语音去混响方法和装置 | |
| CN114339539A (zh) | 一种采用麦克风阵列拾音的多通道语音增强方法 | |
| JP4974262B2 (ja) | マルチセンサアンテナ用受信システム | |
| CN105957536B (zh) | 基于通道聚合度频域回声消除方法 | |
| CN112201276B (zh) | 基于TC-ResNet网络的麦克风阵列语音分离方法 | |
| US11153695B2 (en) | Hearing devices and related methods | |
| EP1843636B1 (en) | Method for automatically equalizing a sound system | |
| CN112363112A (zh) | 一种基于线性麦克风阵列的声源定位方法及装置 | |
| CN115359804B (zh) | 一种基于麦克风阵列的定向音频拾取方法和系统 | |
| CN117376754A (zh) | 多领麦会议系统协同降噪方法 | |
| CN109994122B (zh) | 语音数据的处理方法、装置、设备、介质和系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |